4.3. Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép:
4.3.2. Cấu tạo cầu bản lắp ghép và bán lắp ghép:
4.3.2.1. Cầu bản lắp ghép:
Kết cấu nhịp cầu bản lắp ghép thường được chia thành những khối theo chiều dài nhịp (phân khối theo chiều dọc), trong nhiều trường hợp cầu cạn nhịp lớn, khối lắp ghép còn được phân khối theo chiều ngang.
Trong cầu cạn chiều cao của khối lắp ghép h = (1/18÷1/25)L đối với nhịp giản đơn; h = (1/20÷1/35)L đối với hệ thống liên tục hoặc khung.
Chiều rộng của khối phụ thuộc vào thiết bị cẩu lắp. Với chiều dài nhịp L≤ 10÷12m, có thể liên kết các khối bằng cốt thép thường bao gồm những thanh riêng rẽ, tổ hợp hay là khung hàn. L > 12÷20m, liên kết bằng thép ƯST. Khi sơ đồ là liên tục hoặc khung chiều dài của nhịp có thể lớn hơn và lên tới 30÷40m.
Cốt thép cường độ cao (bó hoặc sợi căng trước) được bố trí riêng biệt trong các khối lắp ghép, chúng được kéo thẳng để đơn giản trong việc chế tạo, cốt thép được bố trí cả ở biên dưới và biên trên, cốt thép biên trên cơ bản để đảm bảo chịu kéo trong giai đoạn căng và lắp ghép kết cấu siêu tĩnh.
Để giảm trọng lượng của khối người ta tạo những lỗ hình trịn, ơ van và dạng chữ I...(Hình 4.12) dưới đây.
Hình 4.12 – Một số dạng mặt cắt ngang dầm bản lắp ghép phổ biến
Trong mặt cắt ngang của kết cấu nhịp các phân tố lắp ghép được đặt liền kề hay cách nhau, khoảng cách của chúng phụ thuộc vào sự làm việc của kết cấu nhịp và phương pháp liên kết chúng với nhau (Hình 4.13).
Đối với kết cấu nhịp có chiều dài đến 8m có thể lắp đặt trên trụ mà không cần liên kết theo phương ngang, đảm bảo sự làm việc đồng thời của chúng thông qua lớp áo đường.
Hình 4.13- Phương pháp liên kết ngang các khối của kết cấu nhịp lắp ghép
(1. cấu kiện lắp ghép; 2. mối nối bằng BT đổ tại chỗ; 3. Cốt thép lò xo; 4. Mối nối bằng cốt thép chờ; 5. Bản BT; 6. Cốt thép UST theo phương ngang; 7. Neo; 8. Liên kết ngang đổ
tại chỗ trên trụ; 9. Cốt thép vòng; 10. Cốt thép dọc)
Để đảm bảo sự làm việc đồng thời của các khối riêng rẽ có thể dùng cấu tạo khớp bằng bê tơng có lị xo thép (Hình 4.13.b) hoặc liên kết bằng bản thép hàn:
Liên kết khớp bê tơng: Khớp có hình trịn, hình thang hay hình quạt, khe nối dùng bê tơng cốt liệu nhỏ (B20-B25), liên kết này truyền lực cắt tốt và dễ thi công.
Liên kết bằng thép hàn: Dùng liên kết khớp bằng BT phải đổ BT tại chỗ và chờ cho đến khi đạt cường độ mới khai thác được. Để khắc phục có thể dùng liên kết bằng bản thép hàn bố trí cách nhau theo chiều dọc khoảng 80-150cm, ở giữa nhịp bố trí dày ở gối bố trí thưa hơn.
Theo phương dọc các khối đúc sẵn sau khi đặt lên gối cầu tại vị trí làm việc được nối với nhau bằng mối nối ướt (Hình 4.13.a), trường hợp này tồn bộ xà mũ của trụ nằm bên dưới, giải pháp này thi công đơn giản nhưng không thẩm mỹ đặc biệt là cho các cầu thành phố. Để giảm chiều cao xà mũ nằm bên dưới cầu có thể đưa một phần xà mũ vào trong khoảng giữa hai đầu kết cấu nhịp, sử dụng bản liên tục nhiệt hoặc khe co dãn để nối hai đầu của chúng (Hình 4.14.e), khi xà mũ cần có chiều cao lớn hơn nên đặt cao độ đỉnh của xà mũ bằng cao độ đỉnh của kết cấu nhịp và đỉnh của xà mũ là một phần của đường xe chạy (Hình 4.14.d). Trong trường hợp khơng muốn để lộ xà mũ, có thể đưa tồn bộ chiều cao của xà mũ trụ nằm trong chiều cao của dầm, các khối lắp ghép được nối vào hai phía của xà mũ (Hình 4.14.b), hoặc sử dụng mối nối ướt để liên kết trụ và kết cấu nhịp (Hình 4.14.c) tạo thành kết cấu khung dầm liên tục.
Sử dụng cáp ứng suất trước trên toàn bộ chiều dài kết cấu nhịp để nối các khối lắp ghép thể hiện trên Hình 4.14.f, g, trường hợp thứ nhất các kết cấu nhịp được nối tại vị trí trụ (Hình 4.14.f), trường hợp thứ hai mối nối bố trí trong nhịp (Hình 4.14.g). Ưu điểm của giải pháp này là cáp ứng suất trước được bố trên toàn bộ kết cấu nhịp, nhưng một trong những nhược điểm là thi cơng khó khăn, có thể chọn phương án sử dụng cáp ứng suất trước cục bộ tại vị trí mối nối trong nhịp (Hình 4.14.h) hoặc sử dụng phương án như trên Hình 4.14.i. Mặt cắt ngang của cầu bản lắp ghép và khối lắp ghép có lỗ hình ơ van phương án này trước tiên tiến hành thi công khung T và căng cốt thép ứng suất trước chịu mơ men âm, sau đó đặt phần kết cấu nhịp bê tông
ứng suất trước đúc sẵn khác kê trên đầu hẫng của cánh T và cuối cùng là thi công mối nối ướt liên kết giữa hai phần đúc sẵn.
Hình 4.14- Các dạng liên kết dọc nhịp cầu bản
3.4.2. Cầu bản bán lắp ghép:
Kết cấu bán lắp ghép là kết cấu mà tiết diện của nó có một phần được đúc sẵn thường bố trí phía dưới có tiết diện hình chữ nhật hoặc chữ T ngược... bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước và một phần được đổ tại chỗ bằng bê tông cốt thép thường ở bên trên có mục đích liên kết các khối lại với nhau để cùng chịu tải trọng giai đoạn II, tiết diện hình thành theo hai giai đoạn, một số mặt cắt ngang điển hình khối đúc sẵn như hình 4.15
Hình 4.15- Các dạng mặt cắt ngang phần đúc sẵn
(1. Cốt thép cường độ cao; 2. Cốt thép thường; 3, 4. Cốt thép chờ liên kết ngang) Sau khi đặt các khối đúc sẵn vào đúng vị trí, đổ bê tông cốt thép tại chỗ để liên kết các khối lại với nhau tạo thành kết cấu nhịp có tiết diện bán lắp ghép và một kiểu mặt cắt ngang kết cấu nhịp được thể hiện trên Hình 4.16.
Hình 4.16- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp bản lắp ghép
(1. bê tông đổ tại chỗ; 2. lưới cốt thép; 3. cốt thép chờ; 4. tấm BTCT đúc sẵn làm ván khuôn; 5. thanh cốt thép dọc; 6. liên kết hàn cốt thép; 7. thanh cốt thép xuyên qua các khối đúc sẵn; 8. tấm lắp ghép; 9. lỗ ngang để luồn cốt thép; 10. ván khuôn thép; 11. cốt thép ứng
suất trước; 12. tấm bê tông cốt thép làm cốp pha)
Các khối được ghép lại với nhau với yêu cầu khe hở giữa các khối theo chiều ngang khơng lớn hơn (10÷20mm). Mặt cắt ngang trên Hình 4.16.a thường được dùng cho kết cấu nhịp có chiều dài L=6÷10m, trên Hình 4.16.b dùng cho kết cấu nhịp có chiều dài L=10÷15m, để tăng sự làm việc khơng gian của kết cấu nhịp sử dụng lưới cốt thép hoặc cốt thép chờ (Hình 4.16.c), mối nối vịng (Hình 4.16.d), sử dụng mối nối buộc hoặc hàn để liên kết giữa cốt thép với nhau (Hình 4.16.e). Khi kết cấu nhịp lớn hơn nữa sử dụng khối lắp ghép có dạng bản rỗng, tiết diện T hoặc hộp và có thể chỉ đổ bê tơng liên kết theo phương ngang trên một phần chiều cao của tiết diện nhằm mục đích giảm trọng lượng của kết cấu phần trên, phần bê tông đổ tại chỗ này bao phủ cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước tại những lỗ để sẵn trong sườn của phần tử lắp ghép. Phía trên của khối lắp ghép đặt những tấm bê tông cốt thép đúc sẵn làm cốp pha để đổ bê tơng mặt đường (Hình 4.16.c, e) hoặc rải trực tiếp lớp phủ của phần đường xe chạy (Hình 4.16.g), do tấm bê tông cốt thép đúc sẵn làm ván khn nặng nề nên có thể thay thế bằng các tấm thép có dạng vịm (Hình 4.16.h). Khi có thể đặt những khối lắp ghép cách xa nhau, giữa các khối này bố trí những tấm bê tơng cốt thép phẳng hoặc đa giác làm cốp pha đặt ở vùng biên dưới của kết cấu phần trên (Hình 4.16.i, k).
Cốt thép ứng suất trước của mặt cắt ngang được đặt vào những rãnh ngang của phần tử lắp ghép và được kéo trước hoặc kéo sau trước khi bê tông đông cứng. Đặc điểm tiết diện bán lắp ghép là làm việc theo hai giai đoạn:
Giai đoạn1: Khối lắp ghép làm việc độc lập, chịu trọng lượng bản thân của chính nó và trọng lượng của phần bê tơng đổ tại chỗ.
Giai đoạn 2: Cả kết cấu nhịp cùng làm việc, chịu tĩnh tải phần 2 (lớp mặt đường, lan can, bộ hành) và hoạt tải.
Ưu điểm của kết cấu bán lắp ghép:
Tính tồn khối tốt hơn so với lắp ghép.
Phần bê tơng đổ tại chỗ ít và khơng phải làm giàn giáo so với đổ tại chỗ.
Trọng lượng của khối bán lắp ghép nhẹ hơn so với lắp ghép. Khuyết điểm:
Tính tồn khối kém hơn so với đổ tại chỗ.
Thi công lâu hơn so với lắp ghép.